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Steuerungstechnischem 'Wildwuchs' entgegenwirken

Der eFlow-Vernebler der Pari Pharma GmbH wird seit Jahren für die Therapie von Mukoviszidose-Patienten eingesetzt. Der Aerosolerzeuger des Inhalationsgerätes entsteht im Werk Gräfelfing. Um die Automatisierung seiner Produktionsanlagen zu optimieren, wird dort Schritt für Schritt die Steuerungstechnik umgestellt: Über eine MPI-Bibliothek werden SPSen ohne den Einsatz proprietärer Hardware mit der Steuerungsplattform verbunden. Dieser Ansatz unterstützt auch die Kommunikation zum Unternehmenssystem.

Bild: Beckhoff

Seit über 100 Jahren hat sich Pari einen Namen im Bereich der Atemwegstherapie gemacht. Heute entwickelt und produziert das global aufgestellte Unternehmen Systeme zur Inhalationstherapie. Insgesamt zwölf Fertigungs- und Prüfanlagen durchläuft beispielsweise der Aerosolerzeuger des eFlow rapid: vom ‘Ausbeulen’ der Membran, über das Lasern der Membran, bis hin zur Verpackung. Seit 2011 wird die Fertigung mit PC-basierten Steuerungen von Beckhoff ausgerüstet. „Vor der Umstellung herrschte regelrechter Wildwuchs in unserer technischen Infrastruktur”, sagt Ronald Schmidt, Projektleiter von Pari Pharma. Eine heterogene, komplexe Mischung aus Steuerungsprogrammen für die S7-SPS und PC-Programmen in C++ und Lab View machte die Wartung ohne ausgewiesene Programmierkenntnisse nahezu unmöglich. Im Störungsfall musste das Unternehmen deshalb regelmäßig auf externe Spezialisten zugreifen. Zudem konnte die Anlagensteuerung an keine Datenbank angebunden werden. Als Ergebnis pflegten Mitarbeiter aus der SPS ermittelte PC-Daten per Hand in die Datenbanken ein.

Intelligente Integration über Standard-Schnittstellen

Ein eindeutiges, rückführbares Teilemanagement ist jedoch Voraussetzung für einen komplexen Produktionsablauf, bei dem in einer Fertigungszelle zwei getrennte Bearbeitungsvorgänge ausgeführt werden. So wird nach dem ersten Produktionsschritt das Teil zunächst entnommen, verarbeitet und anschließend der Maschine für einen weiteren Bearbeitungsvorgang wieder zugeführt. Hierfür müssen die Teile vor jedem Produktionsschritt gescannt und identifiziert werden. „Aufgrund dessen hatten wir seit Jahren den Wunsch nach einer Maschinensteuerung, die direkt mit den Datenbanken kommunizieren kann”, sagt Schmidt. Die Wahl fiel auf den Twincat Database-Server in Verbindung mit der Profibus-Masterklemme EL6731 für das Ethercat-Klemmensystem des Automatisierungsanbieters. „Allerdings wollten wir die alte S7-SPS im laufenden Betrieb nicht sofort ablösen. Vielmehr ging es uns um eine Möglichkeit, diese über Beckhoff-Technologie anzusteuern, ohne proprietäre Hardware einsetzen zu müssen”, erklärt Schmidt.

 

MPI-Bibliothek für nahtlose Datenbank-Integration

Die Esqmate GmbH versteht sich als Lösungsanbieter und Entwicklungspartner, wann immer es um Automatisierungstechnik und eingebettete Systeme geht. Für ein praxisorientiertes Ergebnis entwickelt das Unternehmen seine IT-Lösungen über die Produktion hin zur IT. Mit der MPI-Bibliothek des Dienstleisters ist die Anbindung bestehender S7-Lösungen mittels MPI-Schnittstelle an eine Beckhoff-Steuerung ohne Einsatz zusätzlicher Gateways möglich. Damit lassen sich proprietäre SPS-Datenbanklösungen in Verbindung mit Standardsoftwareprodukten durch Hardware des Automatisierungsanbieters ersetzen. Da die Softwarebibliothek über das Ethercat-Netz der Maschine kommuniziert, bleibt das System zudem vor Virenangriffen oder anderen Bedrohungen aus dem Firmennetz geschützt.

Einheitliche Architektur durch PC-based Control

Die Lösung erbrachte die in Unterföhring ansässige Esqmate GmbH. Sie entwickelte eine ‘Message Passing Interface’-Bibliothek (MPI) für die Automatisierungsumgebung, die dafür sorgt, dass die neue Steuerung über die Profibus-Masterklemme per MPI-Protokoll mit der alten SPS kommunizieren kann, ohne dass der Einsatz von Zusatzhardware wie Gateways nötig wird. Dadurch ist der direkte Zugriff auf S7-Datenbausteine und Merker per Ethercat-Klemme möglich, Änderungen an der bestehenden Steuerung waren nicht erforderlich. Der Datenaustausch erfolgt in Twincat über Funktionsbausteine. „Auf Basis der Profibus-Masterklemme EL6731 konnten wir einen von uns bereits entwickelten Profibus-/ MPI-Stack für Mikrocontroller erfolgreich in die Twincat-Bibliothek umsetzen”, erläutert Esqmate-Geschäftsführer Markus Kräutner.

Ein Beckhoff-Embedded-PC CX5020 liest die Daten über die Ethercat-Klemme aus der S7-Steuerung aus, verknüpft sie mit dem neuen Barcodesystem und schickt sie über den Database-Server in eine Oracle-Datenbank beziehungsweise in das SAP-Enterprise Resource Planning System (ERP) von Pari Pharma. Neben dem Lesen und Schreiben von Daten erfolgt so auch der Aufruf von sogenannten gespeicherten Prozeduren. In diesen Prozeduren hinterlegt das Unternehmen Abläufe von Befehlen und Anweisungen, welche in der Datenbank abgearbeitet werden. Die Ergebnisse der Prozedur nimmt erneut der Server entgegen, wodurch diese in der SPS zur Verfügung stehen. Der SPS-Code wird durch die Möglichkeit, Abläufe in der Datenbank auszuführen, deutlich vereinfacht.

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